Rozdiel medzi spojmi medzier a plazmodesmata

V živočíšnej i rastlinnej ríši musia byť bunky schopné navzájom komunikovať, aby zabezpečili prežitie. Existuje množstvo kanálov a spojov, ktoré premosťujú bunky a umožňujú kríženie látok a správ medzi nimi. Dva hlavné príklady zahŕňajú plazmodesmata a gap gap, ale majú dôležité rozdiely.
Prečítajte si viac o podobnostiach a rozdieloch medzi rastlinnými a živočíšnymi bunkami.

TL; DR (príliš dlhý; Nečítali)

V rastlinách aj v živočíchoch bunky potrebujú spôsob vzájomnej komunikácie, prenosu dôležitých signálov pre imunitnú odpoveď a umožnenie toku materiálov cez membrány do ďalších buniek. Medzerové spojenia u zvierat a rastlín plazmodesmata sú dva podobné typy kanálov, ale navzájom sa odlišujú.

Križovatky medzier sú formou spojovacieho kanála nachádzajúceho sa v živočíšnych bunkách. Rastlinné bunky neobsahujú medzery.

Križovatka medzery sa skladá z spojkyalebo hemikanály. Hemikanály sú tvorené endoplazmatickým retikulom buniek a presúvané do bunkovej membrány pomocou Golgiho prístroja. Tieto molekulárne štruktúry sú vyrobené z transmembránových proteínov nazývaných konexíny. Connexony sa zoradia a vytvoria medzery medzi susednými bunkami.

Medzerové spojenia slúžia ako kanály, ktoré umožňujú prepúšťanie rozhodujúcich látok, ako sú malé difúzne molekuly, mikro RNA (miRNA) a ióny. Väčšie molekuly ako cukry a bielkoviny nemôžu týmito malými kanálmi prechádzať.

Križovatky medzier musia pri komunikácii medzi bunkami pracovať rôznymi rýchlosťami. Môžu sa rýchlo otvárať a zatvárať, keď je potrebná rýchla reakcia. Fosforylácia hrá úlohu v regulácii križovatiek križovatiek.

Vedci doteraz našli tri hlavné typy medzery medzi zvieracími bunkami. Homotypické križovatky medzier majú identické konexóny. Heterotypické križovatky medzier sú vyrobené z rôznych typov konexónov. Heteromérne medzery môžu mať buď rovnaké spojnice, alebo rôzne spojky.

Križovatky medzier umožňujú, aby určité materiály prechádzali medzi susednými bunkami. To je prvoradé pre udržanie zdravia organizmu. Potrebujú napríklad bunky myokardu rýchla komunikácia prúdom iónov, aby správne fungoval.

Spoje medzier sú tiež nevyhnutné pre reakcie imunitného systému. Imunitné bunky používajú medzery na generovanie odpovedí v zdravých bunkách aj v infikovaných alebo rakovinových bunkách.

Medzery v imunitných bunkách umožňujú priechod iónom vápnika, peptidom a iným poslom. Jedným z takýchto poslov je adenozíntrifosfát alebo ATP, ktoré slúžia na aktiváciu imunitných buniek. Vápnik (Ca2 +) a NAD + slúžia ako signálne molekuly súvisiace s bunkovou funkciou počas celého života bunky.

RNA je tiež dovolené prechádzať cez medzery, ale spojenia sa ukazujú ako selektívne, pokiaľ ide o to, ktoré miRNA sú povolené.

Spoje medzier sú tiež dôležité pri niektorých druhoch rakoviny a krvných poruchách, ako je leukémia. Vedci stále rozlišujú, ako funguje komunikácia medzi stromálnymi bunkami a leukemickými bunkami.

Vedci sa snažia nájsť viac informácií o rôznych blokátoroch medzičasových križovatiek, aby umožnili výrobu nových liekov, ktoré môžu pomôcť pri liečbe imunitných porúch a iných chorôb.

Vzhľadom na dôležitú úlohu medzníkových spojov v živočíšnych bunkách by vás mohlo zaujímať, či existujú aj v rastlinných bunkách. V rastlinných bunkách však medzery neprechádzajú.

Rastlinné bunky obsahujú kanály zvané plazmodesmata. Prvýkrát ich objavil Edward Tangl v roku 1885. Živočíšne bunky samy o sebe neobsahujú žiadne plazmodesmata, ale vedci objavili podobný kanál, ktorý nie je spojom medzery. Existuje veľké množstvo štrukturálnych rozdielov medzi plazmodesmata a gap junctions.

Čo sú to teda plazmodesmata (plazmodesma, ak sú singulárne)? Plasmodesmata sú malé kanály, ktoré spájajú rastlinné bunky dohromady. V tomto ohľade sú dosť podobné medzníkom medzi bunkami zvierat.

V rastlinných bunkách však musia plazmodesmata prechádzať cez primárne a sekundárne bunkové steny, aby umožňovali prenos signálov a materiálov. Živočíšne bunky nemajú bunkové steny. Rastliny teda potrebujú spôsob, ako sa dostať cez bunkové steny, pretože plazmatické membrány rastlín sa v rastlinných bunkách navzájom priamo nedotýkajú.

Plazmodesmata sú zvyčajne valcovité a lemované plazmatickou membránou. Majú desmotubuly, úzke trubice vyrobené z hladkého endoplazmatického retikula. Novovytvorené primárne plazmodesmata majú tendenciu sa zhlukovať. Sekundárne plazmodesmata sa vyvíjajú s rozširovaním buniek.

Plasmodesmata umožňujú prechod špecifických molekúl medzi rastlinnými bunkami. Bez plazmodesmata nemohli potrebné materiály prechádzať medzi tuhými bunkovými stenami rastlín. Medzi dôležité materiály, ktoré prechádzajú plazmatickými plazmami, patria ióny, živiny a cukry, signálne molekuly pre imunitnú odpoveď, občas väčšie molekuly ako proteíny a niektoré RNA.

Všeobecne tiež slúžia ako druh filtra na prevenciu oveľa väčších molekúl a patogénov. Útočníci však môžu plazmodesmata prinútiť, aby otvorili a prekonali tento obranný mechanizmus rastlín. Táto zmena permeability plazmodesmata je iba jedným príkladom ich adaptability.

Je možné regulovať plazmodesmata. Jedným z významných regulačných polymérov je kalóza. Callose sa hromadí okolo plazmodesmata a pracuje na kontrole toho, čo do nich môže vstúpiť. Zvýšené množstvo kalózy vedie k menšiemu pohybu molekúl cez plazmodesmata. Robí to tak, že v podstate stlačí priemer póru. Priepustnosť sa môže zvýšiť, ak je menej kalózy.

Niekedy väčšie molekuly môžu prechádzať cez plazmodesmata, a to tak, že zväčšia svoju veľkosť pórov alebo ich rozšíria. Toto bohužiaľ niekedy využívajú vírusy. Vedci sa stále dozvedajú o presnom zložení molekulárnych plazmatických plazmatov a o ich fungovaní.

Plasmodesmata majú rôzne formy v rôznych úlohách v rastlinných bunkách. V ich najzákladnejšej podobe sú to jednoduché kanály. Avšak plazmodesmata môže vytvárať pokročilejšie a vetviace kanály. Tieto posledné plazmodesmata fungujú skôr ako filtre, ktoré riadia pohyb v závislosti od typu rastlinného tkaniva. Niektoré plazmodesmata pracujú ako sito, iné ako lievik.

V ľudských bunkách možno nájsť štyri typy intracelulárnych spojení. Križovatky medzier sú jedným z nich. Ďalšie tri sú desmosómy, ktoré priľnú a uzavrú križovatky.

Desmosómy sú malé konektory potrebné medzi dvoma bunkami, ktoré často znášajú expozíciu, ako sú napríklad epitelové bunky. Spojenie sa skladá z kadherínov alebo spojovacích proteínov.

Uzatváracie križovatky sa tiež nazývajú tesné križovatky. Vyskytujú sa pri fúzii plazmatických membrán dvoch buniek. Nie veľa látok sa môže dostať cez okludujúci alebo tesný spoj. Výsledné tesnenie slúži ako ochranná bariéra proti patogénom; tieto sa však dajú niekedy prekonať, čo otvára bunky útoku.

Adherujúce križovatky nájdete pod oklúznymi križovatkami. Kadheríny spájajú tieto dva druhy križovatiek. Priľnuté spojenia sú spojené prostredníctvom aktínových vlákien.

Ďalším konektorom je hemidesmosom, ktorý využíva skôr integrín ako kadheríny.

Vedci nedávno zistili, že živočíšne bunky aj baktérie obsahujú podobné kanály bunkových membrán ako plazmodesmata, ktoré nie sú spojmi medzier. Nazývajú sa tunelovacie nanorúrky alebo TNT. V živočíšnych bunkách môžu tieto TNT umožňovať pohyb vezikulárnych organel medzi bunkami.

Aj keď existuje veľa rozdielov medzi medzerami a plazmodesmata, obidve hrajú úlohu pri umožňovaní intracelulárna komunikácia. Prechádzajú bunkovými signálmi a môžu byť regulované tak, aby umožnili alebo odmietli prechod určitých molekúl. Niekedy s nimi môžu manipulovať vírusy alebo iné vektory chorôb a meniť ich priepustnosť.

Keď sa vedci dozvedia viac o biochemickom zložení oboch druhov kanálov, môžu sa lepšie prispôsobiť alebo vyrobiť nové farmaceutické výrobky, ktoré môžu zabrániť chorobe. Je zrejmé, že intracelulárne póry lemované membránou prevládajú u mnohých druhov a je pravdepodobné, že nové kanály ešte nie sú objavené v baktériách, rastlinách a zvieratách.